500千伏干式變壓器和電抗器的健康分析

通過(guò)對500千伏運行過(guò)程中以及反應堆在四川地區投入運行以來(lái)的油中溶解氣體、氣體含量和油品質(zhì)量的分析，對反應堆的健康狀況進(jìn)行了綜合評價(jià)。關(guān)鍵詞：500kV高壓電阻抗；500千伏；溶解在油中的氣體；油中氣體含量；四川省投入運行的500千伏系統由五個(gè)變電站組成：二灘、廣安二廠(chǎng)、施百清、昭覺(jué)、紅溝、王龍和南充。系統的安全性與各廠(chǎng)站主要設備的健康狀況密切相關(guān)。然而，充油設備的健康狀況離不開(kāi)對設備的油液質(zhì)量監測和早期故障診斷。王龍站、昭覺(jué)站、紅溝站和二灘電廠(chǎng)于1998年投入運行。施班青站2002年投產(chǎn)；南充站2003年投產(chǎn)；廣安電廠(chǎng)于2004年投產(chǎn)。500千伏主變壓器及高阻抗配電(廣安電廠(chǎng)不算):11臺主變壓器，共33相。其中：產(chǎn)6期，進(jìn)口27期。其分布和制造商見(jiàn)表1。

高阻：共11套33相。其中：產(chǎn)7期，進(jìn)口26期。其分布和制造商見(jiàn)表2。

1設備健康狀況分析1.1高阻中油質(zhì)油品質(zhì)量分析由于干式變壓器油在運行和使用的門(mén)檻下會(huì )逐漸氧化，油的物理、化學(xué)和電氣性能會(huì )發(fā)生變化。隨著(zhù)氧化的深入，油中含有各種酸和酸性物質(zhì)，會(huì )提高油品的導電性，降低油的絕緣性能。石油深度氧化的較終產(chǎn)物是油泥。當油泥從油中沉淀出來(lái)，形成粘稠的瀝青質(zhì)，粘附在絕緣材料、干式變壓器(電抗器)殼體邊緣的壁上，沉積在循環(huán)油道、散熱片等處，其后果不僅加速絕緣材料的破壞，而且導致干式變壓器(電抗器)失去吸收沖擊負荷的能力，嚴重影響散熱，造成干式變壓器(電抗器)線(xiàn)圈局部過(guò)熱。它對設備的安全運行構成威脅。根據GB/t7595-200《運行中干式變壓器油質(zhì)量標準》中規定的試驗項目和質(zhì)量標準，對干式變壓器和高電阻散裝油進(jìn)行分析，進(jìn)而了解油品質(zhì)量變化。1.2干式變壓器和高氣阻的分析充油干式變壓器和高氣阻變壓器的絕緣系統主要由絕緣油和固體絕緣材料組成。在正常運行過(guò)程中，由于電場(chǎng)、熱量、濕度和氧氣的作用，上述介質(zhì)會(huì )隨著(zhù)運行時(shí)間發(fā)生緩慢氧化，除了一些非氣態(tài)的降解產(chǎn)物外，還會(huì )產(chǎn)生少量的氫氣、低分子烴類(lèi)氣體和碳氧化物。其中，CO(一氧化碳)和CO2(二氧化碳)較多，其次是氫氣和烴類(lèi)氣體。這些氣體大部分溶解在油中。當上述設備存在潛在故障時(shí)，上述氣體的產(chǎn)生速度會(huì )加快。并且由于斷層類(lèi)型不同，產(chǎn)生的氣體有不同的特征。比如局部放電時(shí)總會(huì )有H2(氫)；溫度高一點(diǎn)過(guò)熱總會(huì )有C2H4(乙烯)。電弧放電時(shí)總會(huì )有C2H2(乙炔)。因此，通過(guò)對設備油中溶解氣體的分析，可以在不停電的情況下，及時(shí)發(fā)現設備油中是否存在潛在故障。C1C2(總碳氫化合物)和氫(H2)是反映絕緣油過(guò)熱的指標。一氧化碳是反映固體絕緣材料過(guò)熱的主要指標。1.3干式變壓器和高阻油中氣體含量的分析工作油中的氣體含量(主要是油中的空氣含量)與設備的密封程度有很大關(guān)系，與油的質(zhì)量無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)設備的密封性好，運行時(shí)油的氣體含量能保持在標準值范圍內；否則，油中的氣體含量會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的增加而增加，甚至達到飽和狀態(tài)，即油中的氣體含量可以達到10%左右。因此，在我運行的干式變壓器油質(zhì)量標準(GB7595)中，油中氣體含量指標不超過(guò)3。運行絕緣油(主要成分為空氣)中溶解的氣體在低場(chǎng)強時(shí)沒(méi)有明顯影響，但在高場(chǎng)強作用下，容易發(fā)生氣體碰撞和解離，油中會(huì )發(fā)生氣隙放電，可能導致絕緣擊穿，危及設備安全運行。隨著(zhù)電壓等級的提高，油中氣泡對絕緣強度的影響將更加有害。2500千伏主變壓器及高阻2.1油質(zhì)狀況健康狀況分析自各廠(chǎng)站主變壓器及高阻投入運行后，油質(zhì)項目監測結果顯示正常。二灘電廠(chǎng)2號主變A相和6號主變B相油色明顯變暗(與本廠(chǎng)其他相相比)。兩相油顏色較深，說(shuō)明油品具有初期老化的特性。根據油品質(zhì)量檢測結果，兩個(gè)階段均合格，與2001年10月的油品質(zhì)量分析數據相比沒(méi)有明顯變化，但油品質(zhì)量監管工作不能放松。2.2油中產(chǎn)氣分析1)主變壓器油中產(chǎn)氣(共11套33相)。投產(chǎn)以來(lái)，根據現場(chǎng)設備運行情況和色譜分析結果，32相主變壓器油中氣體生成量 #p#分頁(yè)標題#e#

(1)石油高抗氣產(chǎn)量統計。

從表4可以看出：C1 C2溶于油的平均值不高。油中溶解H2的含量，無(wú)論是平均值還是較大值，都不高且不穩定。(2)不同生產(chǎn)廠(chǎng)高阻(始終正常)產(chǎn)氣的比較。與俄羅斯6套高阻和奧地利12套高阻相比，上述高阻已運行4-5年。天然氣產(chǎn)量見(jiàn)表5和表6。

從表5和表6可以看出：根據近幾年石油中溶解的C1 C2和CO的含量，俄每年的高阻約為奧的兩倍。氣體產(chǎn)量可能與制造商設備的結構和絕緣材料有關(guān)。奧地利高抗油中溶解的C1 C2和一氧化碳含量普遍較低。(3)俄奧高抗油中溶解的H2含量低。(3)油中異常高的氣阻統計(俄羅斯產(chǎn))。王龍2號高阻C相(1998年投入運行)、普紅1號高阻A相(1999年投入運行)、普紅3號高阻B相(1998年投入運行)、普紅3號高阻C相(1998年投入運行)。色譜分析表明油中溶解氣體含量高。其特征氣體和三個(gè)比率(三個(gè)比率代碼：020)反映了這種情況

況表明：四臺高抗均屬低溫過(guò)熱(150～300℃)。值得注意的是：2004年色譜分析表明，除龍王2號高抗C相外，其余三相總烴含量較去年仍在上升。其中普洪三線(xiàn)高抗B相上升較快，油中總烴的絕對產(chǎn)氣率(2004年8月色譜分析)已達8.2mL/d。其總烴含量增長(cháng)情況如圖2所示。對這些設備應加強監督。(4)有嚴重缺陷高抗的產(chǎn)氣情況(5臺，俄羅斯生產(chǎn))。這5臺高抗均安裝在自貢洪溝站(普洪一線(xiàn)B、C相，普洪二線(xiàn)A、B、C相)。型號為：POM6C-60000/550，于1998年開(kāi)始分期投運。投運后色譜分析表明，5臺高抗油中溶解氣體異常增大，H2、C1 C2超標，有微量C2H2。由三比值法判斷確定，均屬低溫過(guò)熱。普洪一線(xiàn)B、C相，普洪二線(xiàn)B、C相振動(dòng)值超標［注：設備訂貨合同規定，電抗器的振動(dòng)峰一峰值(取機殼體振動(dòng)位移)，電抗器外殼上的較大振動(dòng)值(在1.15額定電壓下)，不超過(guò)100μm］。

經(jīng)先后對普洪一線(xiàn)B、C相和普洪二線(xiàn)B、C相檢查發(fā)現：①中間鐵芯與上鐵軛之間空隙過(guò)大，致使電抗器振動(dòng)和噪音較大。②鐵芯夾件都存在接地不良。主要原因是鋼夾件接地的角鐵有油漆，造成接地不良。有明顯的過(guò)熱燒焦現象。③壓鐵芯的七顆大螺桿和頂部的壓板的接地有較大的缺陷。經(jīng)處理，振動(dòng)大，色譜超標的缺陷取得較好結果。為了與正常設備色譜數據比較，列出普洪一線(xiàn)高抗B、C相處理前色譜分析數據，見(jiàn)表7。

表7中數據表明，兩相高抗內部均有明顯的局部過(guò)熱。眾所周知，油中溶解氣體的絕對產(chǎn)氣速率與故障消耗能量大小、故障部位和故障點(diǎn)的溫度有直接關(guān)系。兩臺高抗油中C1 C2的絕對產(chǎn)氣率均大于GB/T1252-2001中注意值(即≥12mL/d)。從表7中可知：兩相高抗CO的絕對產(chǎn)氣率均小于GB/T1252-2001中注意值(即 來(lái)源：佳工機電網(wǎng)